[发明专利]一种自动纠偏激光导航系统

说明书

技术领域

本发明属于激光导航技术领域，涉及一种自动纠偏激光导航系统。

背景技术

导航是指引导某一设备，沿设定路线从一处运动到另一处的方法。激光导航是利用激光的不发散性对运载机器人所处的位置进行精确定位来引导机器人行走。目前，主要的导航方式有激光导航、GPS导航、视觉导航、无线电导航，室内磁轨迹线导航等。但视觉导航方法受路面导航标志、光线等影响较大；GPS导航方式精度不高，不能满足精确导航要求；无线电导航抗干扰能力较差；室内磁轨迹线导航需要预先在机器人运行路线上埋设磁轨迹线，附属设施施工复杂，成本较高等。激光导航具有成本低、可全时段工作、不受电磁干扰、定位精度高、无累积误差和地面附属设施施工简单等特点，因此适用于机器人的高精度导航定位。目前，激光导航技术已在生产车间、航空航天、农业生产等领域中得到广泛的应用。

目前已有的激光导航装置，导航控制系统复杂，价格成本较高，且偏离设定路线较大时不能正常工作。如实用新型专利200820028079.9公开了一种直线运动激光导航测量装置，包括激光光源，光学准直系统，二维PSD，信号调理电路，A/D转换器，单片机，控制电机等。该导航装置以激光光束为导航基准，利用光电传感器对该基准做非接触测量，并通过单片机进行数据处理，控制电机引导小车回到正确位置。该系统可引导小车实现直线运动，但该装置控制方法复杂，且当小车位置偏差较大时，该装置不能引导小车回到原先设定的正确轨道。

发明内容

本发明的目的是针对现有激光导航系统中存在的问题，提供了一种控制方案简单，成本较低、在较大偏差时仍能正常工作的激光导航系统。

本发明采用的技术方案为：一种自动纠偏激光导航系统，包括车载系统和激光器系统；

所述车载系统包括移动小车、光敏电池组、车载无线通信模块和车载控制器，所述光敏电池组固定在移动小车四周，并与车载控制器相连，车载控制器位于移动小车内，并与车载无线通信模块相连；

所述激光器系统包括旋转激光器、支架、激光控制器和激光器无线通信模块，高度可调整的所述支架固定在导航路径终点一端，上端可旋转的所述旋转激光器固定在支架上，所述激光控制器位于旋转激光器内，并与激光器无线通信模块相连。

作为优选，所述光敏电池组为由光敏电池组一和光敏电池组二连接而成的四边形，所述光敏电池组一为四组，每两组光敏电池组一之间设有光敏电池组二，光敏电池组二的位置设在上述四边形的各边的中间。

作为优选，为了减小移动小车行进过程中光敏电池组所遇到的阻力，光敏电池组前端为圆弧形结构。

当激光照射到光敏电池上时，光敏电池组一和组二产生不同电压信号。当激光照射到光敏电池组一上时，车载控制器根据光敏电池电压变化控制车轮左转或右转；当激光照射到光敏电池组二上时，车轮停止转向。

车载控制器具有工作模式1及工作模式2两种工作状态。在正常工作过程中，移动小车左右偏差不大，车载控制器处于工作模式1工作方式。车载控制器间隔设定时间接收一次光敏电池信号，并根据不同光敏电池的信号控制车轮向左或向右转向，车轮每次转角大小固定。当激光照射到左边光敏电池组一上时，转向电机控制车轮往左转；当激光照射到右边光敏电池组一上时，转向电机控制车轮往右转。当激光照射到光敏电池组二上时，可视为左右偏差均较小，移动小车沿直线行走，此时车轮停止向左或向右转向。

当移动小车偏离中心线较大时，车载控制器开始启动工作模式2。此时，车载控制器发送旋转指令，车载无线通信模块将该指令发送到激光器无线通信模块，激光控制器根据该指令控制上端激光旋转装置开始旋转。旋转激光器主动寻找移动小车目标，旋转激光器旋转一周后处于等待状态，若激光控制器未接收到停止旋转指令，则旋转激光器继续旋转一周。车载控制器根据激光首先照射到的光敏电池位置情况，做出左右转向判断，使移动小车迅速回到中间线位置。车载控制器内部设旋转时间与等待时间，车载控制器根据不同光敏电池电压信息及控制器内部所处的时间段，判断移动小车是否已经回到中间线位置，当移动小车回到中心线位置时，控制器发送停止旋转指令，重新开始工作模式1工作方式。

本发明的有益效果：

1.在移动小车偏离中心线较小时，可保证移动小车沿直线行走。在偏离中心线较大时，移动小车无需人为控制可自动回到中心线附近。

2.控制方式简单，将光敏电池分成两组，且每次车轮转角固定，车载控制器无需根据每一块光敏电池的位置计算转角大小。